【摘要】：本文從封裝設備、LED芯片、輔助封裝材料、封裝設計、封裝工藝、LED器件性能等方面描述了當今中國LED封裝技術與國外技術的差異，既肯定了中國LED封裝技術長足的進步，也找出了與國外技術之間的差距。

　　【關鍵詞】： LED;LED封裝

　　【Abstract】: This article describes the technology difference between China and other countries from LED packaging equipment, LED chip, LED packaging material, LED packaging design, LED packaging technics, LED component characteristic. It shows that the LED packaging technology in China has greatly improved and there are also some gaps in some areas compared with overseas advanced technology.

　　【Keywords】: LED; LED packaging

　　一、　概述

　　LED產業鏈總體分為上、中、下游，分別是LED外延芯片、LED封裝及LED應用。作為LED產業鏈中承上啟下的LED封裝，在整個產業鏈中起著無可比擬的重要作用。基于LED器件的各類應用產品大量使用LED器件，如大型LED顯示屏、液晶顯示器的LED背光源、LED照明燈具、LED交通燈和汽車燈等，LED器件在應用產品總成本上占了40%至70%，且LED應用產品的各項性能往往70%以上由LED器件的性能決定。

　　中國是LED封裝大國，據估計全世界80%數量的LED器件封裝集中在中國，分布在各類美資、臺資、港資、內資封裝企業。

　　在過去的五年里，外資LED封裝企業不斷內遷大陸，內資封裝企業不斷成長發展，技術不斷成熟和創新。在中低端LED器件封裝領域，中國LED封裝企業的市場占有率較高，在高端LED器件封裝領域，部分中國企業有較大突破。隨著工藝技術的不斷成熟和品牌信譽的積累，中國LED封裝企業必將在中國這個LED應用大國里扮演重要和主導的角色。

　　下面從LED封裝產業鏈的各個環節來闡述這些差異。

　　二、　封裝生產及測試設備差異

　　LED主要封裝生產設備包括固晶機、焊線機、封膠機、分光分色機、點膠機、智能烤箱等。五年前，LED自動封裝設備基本是國外品牌的天下，主要來自歐洲和臺灣，中國只有少量半自動固晶、焊線設備的供應。在過去的五年里，中國的LED生產設備制造業有了長足的發展，如今自動固晶機、自動封膠機、分光分色機、自動點膠機、智能烤箱等均有廠家供應，具有不錯的性價比。

　　LED主要測試設備包括IS標準儀、光電綜合測試儀、TG點測試儀、積分球流明測試儀、熒光粉測試儀等及冷熱沖擊、高溫高濕等可靠性試驗設備。除標準儀主要來自德國和美國外，其它設備目前均有國產廠家生產供應。

　　目前中國LED封裝企業中，處于規模前列的LED封裝企業均擁有世界最先進的封裝設備，這是后發優勢所決定的。就硬件水平來說，中國規模以上的LED封裝企業是世界上最先進的。當然，一些更高層次的測試分析設備還有待進一步配備。

　　因此，中國在封裝設備硬件上已具備世界領先水平，具備先進封裝技術和工藝發展的基礎。

　　三、　LED芯片差異

　　目前中國大陸的LED芯片企業約有十家左右，起步較晚，規模不夠大，最大的LED芯片企業年產值約3個億人民幣，每家平均年產值在1至2個億。

　　這兩年中國大陸的LED芯片企業發展速度較快，技術水平提升也很快，中小尺寸芯片(指15mil以下)已能基本滿足國內封裝企業的需求，大尺寸芯片(指功率型W級芯片)還需進口，主要來自美國和臺灣企業，不過大尺寸芯片只有在LED進入通用照明后才能大批量應用。

　　LED封裝器件的性能在50%程度上取決于LED芯片，LED芯片的核心指標包括亮度、波長、失效率、抗靜電能力、衰減等。目前國內LED封裝企業的中小尺寸芯片多數選用國產品牌，這些國產品牌的芯片性能與國外品牌差距較小，具有良好的性價比，亦能滿足絕大部分LED應用企業的需求。尤其是部分芯片品牌的性能已與國外品牌相當，通過封裝工藝技術的配合，已能滿足很多高端應用領域的需求。

　　四、　封裝輔助材料差異

　　封裝輔助材料包括支架、金線、環氧樹脂、硅膠、模條等。輔助材料是LED器件綜合性能表現的一個重要基礎，輔助材料的好壞可以決定LED器件的失效率、衰減率、光學性能、能耗等。

　　目前中國大陸的封裝輔助材料供應鏈已較完善，大部分材料已能在大陸生產供應。但高性能的環氧樹脂和硅膠以進口居多，這兩類材料主要要求耐高溫、耐UV、優異折射率及良好膨脹系數等。

　　隨著全球一體化的進程，中國LED封裝企業已能應用到世界上最新和最好的封裝輔助材料。

　　五、　封裝設計差異

　　LED的封裝形式主要有支架式LED、表貼式LED及功率型LED三大主類。

　　LED的封裝設計包括外形結構設計、散熱設計、光學設計、材料匹配設計、參數設計等。

　　支架式LED的設計已相對成熟，目前主要在衰減壽命、光學匹配、失效率等方面可進一步上臺階。

　　貼片式LED的設計尤其是頂部發光TOP型SMD處在不斷發展之中，封裝支架尺寸、封裝結構設計、材料選擇、光學設計、散熱設計等不斷創新，具有廣闊的技術潛力。

　　功率型LED的設計則是一片新天地。由于功率型大尺寸芯片制造還處于發展之中，使得功率型LED的結構、光學、材料、參數設計也處于發展之中，不斷有新型的設計出現。

　　中國的LED封裝設計是建立在國外及臺灣已有設計基礎上的改進和創新。設計需依賴良好的電腦設計工具、良好的測試設備及良好的可靠性試驗設備，更需依據先進的設計思路和產品領悟力。目前中國的LED封裝設計水平還與國外行業巨頭有一定差距，這也與中國LED行業缺乏規模龍頭企業有關，缺乏有組織、有計劃的規模性的研發設計投入。

　　六、　封裝工藝差異

　　LED封裝工藝同樣是非常重要的環節。例如固晶機的膠量控制，焊線機的焊線溫度和壓力，烤箱的溫度、時間及溫度曲線，封膠機的氣泡和卡位管控等等，均是重點工藝控制點。即使是芯片質量好、輔材匹配好、設計優異、設備精度高，如果是工藝不正確或管控不嚴，就會最終影響LED的可靠性、衰減、光學特性等。

　　隨著中國LED封裝企業這幾年的快速發展，LED封裝工藝已經上升到一個較好的水平，尤其是一些高端需求如大型LED顯示屏、廣色域液晶背光源等，中國的LED優秀封裝企業已能滿足其需求，先進封裝工藝生產出來的LED已接近國際同類產品水平。

　　七、　LED器件性能差異

　　LED器件的性能指標主要表現在如下六方面：

　　①亮度或流明值;②光衰;③失效率;④光效;⑤一致性;⑥光學分布特性

　　1、亮度或流明值

　　由于小芯片(15mil以下)已可在國內芯片企業大規模量產(盡管有部分外延片來自進口)，小芯片亮度已與國外最高亮度產品接近，其亮度要求已能滿足95%的LED應用需求，而封裝器件的亮度90%程度上取決于芯片亮度。

　　中大尺寸芯片(24mil以上)目前絕大部分依賴進口，每瓦流明值取決于所采購芯片的流明值，封裝環節對流明值的影響只有10%。

　　2、光衰

　　一般研究認為，光衰與芯片關聯度不大，與封裝材料與工藝關聯度最大。影響光衰的封裝材料主要有固晶底膠、熒光膠、外封膠等，影響光衰的封裝工藝主要有各工序的烘烤溫度和時間及材料匹配等。

　　目前，中國LED封裝工藝經過多年的發展和積累，已有較好的基礎，在光衰的控制上已與國外一些產品匹敵。

　　3、失效率

　　失效率與芯片質量、封裝輔助材料、生產工藝、設計水平和管理水平相關。

　　LED失效主要表現為死燈、光衰過大、波長或色溫漂移過大等。

　　根據LED器件的不同用途要求，其失效率也有不同的要求。例如指示燈用途LED可以為1000PPM(3000小時);照明用途LED為500PPM(3000小時);彩色顯示屏用途LED為50PPM(3000小時)。

　　中國封裝企業的LED失效率整體水平有待提高。可喜的是，少量中國優秀封裝企業的失效率已達到世界水平。

　　4、光效

　　LED光效90%取決于芯片的發光效率。中國LED封裝企業對封裝環節的光效提高技術也有大量研究。

　　如果中國在大尺寸瓦級芯片的研發生產上取得突破及量產，將會極大促進功率型封裝器件光效的提高。

　　5、一致性

　　LED的一致性包括波長一致性、亮度一致性、色溫一致性、衰減一致性等。

　　前三項一致性是可以通過投料工藝控制和分光分色機篩選達到的。前三項水平來說，中國LED封裝技術與國外一致。

　　角度一致性往往難以分選出來，需通過優化設計、物料機械精度控制、生產制程嚴格控制來達到。例如，LED全彩顯示屏用途的紅、綠、藍三種橢圓形LED的角度一致性控制非常重要，決定性地影響LED全彩顯示屏的色彩品質，成為LED器件的一項高端技術。

　　衰減一致性也與物料控制和工藝控制有關，包括不同顏色LED的衰減一致性和同一顏色LED的衰減一致性。

　　一致性的研究是LED封裝技術的一個重要課題。

　　中國部分LED封裝企業在LED一致性方面的技術已與國際接軌。

　　6、光學分布特性

　　LED是一個發光器件。對于很多LED應用用途來說，LED的光形分布是一個重要指標，決定了應用產

　　品二次光學的設計基礎，也直接影響了LED應用產品的視覺效果。

　　例如，LED戶外顯示屏使用的LED橢圓形透鏡設計能夠使顯示屏在角度變化時亮度變化平穩并有較大視角，符合人的視覺習慣。又如，LED路燈的光學要求，使得LED的一次光學設計和路燈的二次光學設計必須匹配，達到最佳路面光斑和最佳發光效率。

　　通過計算機光學模擬軟件來進行設計開發是常用的手段。中國LED封裝企業在積極迎頭趕上，與

　　國外技術的差距在縮小。

　　八、　結論

　　隨著中國成為全世界的LED封裝大國，中國的LED封裝技術在快速發展和進步，與世界頂尖封裝技術的差距在縮小，并且局部產品有超越。

　　我們需要加大在LED封裝技術研究領域方面的研發投入，企業和政府均應引起重視。其實我們中國LED封裝技術與國外的差距主要在研發投入的差距。隨著中國國力的增長，我們相信中國會成為LED封裝強國。